Question

【題目】科學家開發出一種“潔凈煤技術”，通過向地下煤層“氣化爐”中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續產出高熱值的煤炭氣，其主要成分是CO和H2。“氣化爐”中主要反應有：

C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）△H＝+131.3kJmol﹣1

CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）△H＝﹣41.2kJmol﹣1

（1）氣化爐中CO2與C反應轉化為CO，該反應的熱化學方程式是___。

（2）用煤炭氣合成甲醇的反應為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。在密閉容器中，將CO和H2按物質的量1：2混合反應，CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①生成甲醇的反應為___反應（填“放熱”或“吸熱”）。

②圖中兩條曲線分別表示壓強為0.1MPa和5.0MPa下CO轉化率隨溫度的變化，其中代表壓強是5.0MPa的曲線是___（填“A”或“B”）。

③在不改變反應物用量的前提下，為提高CO轉化率可采取的措施有___（答出一種即可）。

④壓強為0.1MPa、溫度為200℃時，平衡混合氣中甲醇的物質的量分數是___。

Answer 1

【答案】C（s）+CO2（g）＝2CO（g） △H＝+172.5 kJmol﹣1 放熱 A 降溫或加壓 25%

【解析】

（1）已知：①C（s）+H2O（g）＝CO（g）+H2（g）△H＝+131.3kJmol﹣1，②CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）△H＝﹣41.2kJmol﹣1，利用蓋斯定律將①﹣②可得C（s）+CO2（g）＝2CO（g）△H＝+172.5 kJmol﹣1，故答案為：C（s）+CO2（g）＝2CO（g）△H＝+172.5 kJmol﹣1；

（2）①由圖象可知，隨溫度的升高其轉化率降低，說明升溫時平衡逆向移動，正反應放熱，故答案為：放熱；

②從方程式可知，反應物有3mol氣體，生成物有1mol氣體，所以壓強增大時平衡氣體體積減小的方向移動，即正向移動，在相同溫度時，轉化率高的壓強大，故答案為：A；

③增大反應物的轉化率，即要使平衡向正向移動，而影響平衡移動的因素只有三個：溫度、壓強、濃度，本題只能是降溫或加壓，故答案為：降溫或加壓；

④根據圖像，壓強為0.1MPa、溫度為200℃時CO的轉化率為50%，設加入CO物質的量為amol，則H2為2amol

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

反應前（mol） a 2a 0

反應了（mol）0.5a a 0.5a

平衡時（mol）0.5a a 0.5a

求得平衡時甲醇的物質的量分數為：×100%＝25%，故答案為：25%。